Space Surveillance and Tracking (SST)

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Mission

Détection et localisation des objets spatiaux résidents (RSO) présents dans les images TAROT



Instrument

TAROT

Compétences

Télédétection, calibration astrométrique, géométrie des capteurs



Date

De 2015 à aujourd’hui

La surveillance et le suivi de l’espace (SST)

Le CNES a accès aux observatoires TAROT (Téléscope Action Rapide pour les Objets Transitoires). De ce fait, il les utilise pour la surveillance de l’espace. Le SST regroupe l’observation et le suivi de satellites actifs ou de débris passifs. Ainsi, les activités se concentrent sur plusieurs points :

- - la détection et le catalogage des objets nouvellement détectés
  - la détermination de l’orbite initiale et la mise à jour des paramètres de l’orbite d’un satellite
  - la prévention des collisions
  - la détermination de l’orbite de la plate-forme de lancement après de lancement après sa passivation
  - la détection d’opérations non désirées indésirables, qu’elles proviennent d’une erreur de l’opérateur ou d’une malveillance

Les observatoires TAROT, entièrement robotisés, peuvent acquérir plusieurs centaines d’images par nuit d’observation.

passivation space surveillance tracking magellium

Passivation
Image traitée par l’unité EO Magellium

L’unité EO est en charge de la détection et la localisation des RSO (Resident Space Object) présents dans les images TAROT.

Retrouvez plus de précision sur le SST ici.

Les objectifs du SST

Les études successives ont abouti au logiciel Triton utilisé depuis plusieurs années en mode opérationnel.

Ce logiciel offre les capacités suivantes :

- - opérationnel pour le suivi terrestre, sidéral ou satellitaire
  - détection
  - réduction astrométrique pour la localisation céleste des objets
  - calibration photométrique pour la magnitude des objets
  - modélisation de la réfraction atmosphérique et de la distorsion optique.

Télescope TAROT. Credits : INSU, CNRS

Les partenaires principaux

CNES, Thalès Alenia Space, Institut Astrophysique de Paris

Mots-clés

observation, satellite, études, espace, SST, surveillance, suivi, tracking, TAROT, débris, objet spatial, logiciel, détection, CNES

SCIENCE FOR EARTH CARE

L'unité Observation de la Terre de Magellium est experte en missions spatiales optiques et en applications géophysiques et biophysiques. L'unité offre un haut niveau d'expertise et une complète maîtrise sur l'ensemble de la chaîne de traitement, lui permettant de répondre à tous les projets des plus grandes commandes spatiales telles que l'ESA et le CNES.

L'unité EO

Contact

+33 5 62 24 70 00

1, rue Ariane
31520 Ramonville Saint-Agne FRANCE

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www.magellium.com

LibGEO

Juin 16, 2022

LibGEO

LIbrairie pour la Géométrie d’Expertise et Opérationnelle

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Produit

Bibliothèque de modélisation géométrique des capteurs d’observation de la Terre



Satellites / Instruments

Pléiades, Pléiades NEO, Sentinel-2 L1B, CO3D, TRISHNA, 3MI, METImage, Metop SG, MicroCarb

Compétences

Géométrie, calibration en orbite, prototypage, étude, correction géométrique



Date

De 1995 à aujourd’hui

Le produit LibGEO

LibGEO est la nouvelle bibliothèque de modélisation géométrique multi-capteurs de référence du CNES (Centre National d’Etudes Spatiales). Elle est conçue pour la modélisation géométrique rigoureuse des capteurs d’observation de la Terre. En effet, cette modélisation permet de construire une ligne de visée et d’intersecter avec un modèle de la Terre (ellipsoïde, Modèle Numérique d’Elévation, géoïde…). En outre, LibGEO fournit un grand nombre d’outils pour exploiter et améliorer la géolocalisation des images satellites.

Cette bibliothèque est le résultat de plus de 20 ans d’amélioration continue et de R&D. Ce produit a été conçu en collaboration avec le CNES et l’IGN (Institut géographique national français).

Ce produit prend en charge plusieurs capteurs :

- - Pléiades et Pléiades NEO
  - Sentinel-2 L1B
  - CO3D
  - TRISHNA
  - 3MI, METImage, Metop SG
  - MicroCarb
  - Capteurs génériques, d’autres capteurs peuvent être facilement supportés quelle que soit leur nature (push-broom, frame camera, whiskbroom…)

Résidus des points de jonction, après affinage des paramètres géométriques. Les flèches rouges ont été marquées comme des anomalies et éliminées par filtrage, tandis que les flèches bleues sont correctes.

L’unité Observation de la Terre est chargée de développer et d’éditer le logiciel pour le compte du CNES. Au-delà de la modélisation, LibGEO permet d’optimiser les paramètres physiques afin d’améliorer la localisation à partir d’observations exogènes, généralement obtenues par un corrélateur ou des points de contrôle au sol.

Les propriétés de LibGEO

Les fonctionnalités :

- - Modélisation rigoureuse de la ligne de visée
  - Modélisation RPC et grille
  - Localisation directe (image>terrain) et inverse (terrain>image) et colocalisation (image1>image2), intersection sur les modèles numériques d’élévation
  - Rééchantillonnage de grilles entre géométries (image, sol, épipolaire)
  - Optimisation des paramètres d’acquisition (attitude, éphémérides…) en utilisant les Ground Control Points et la corrélation d’images pour améliorer la géolocalisation.
  - Filtrage des valeurs aberrantes
  - Géométrie pour la reconstruction stéréo
  - Sérialisation sur disque des modèles de visualisation au format XML

Les services disponibles :

- - Distribution, maintenance corrective, adaptative et évolutive, support
  - Expertise & conseil et études
  - Développement sur mesure : nouveaux capteurs, chaîne de correction géométrique, outils dédiés, etc.

L’architecture :

- - Bibliothèque C++ modulable ouverte et compatible Cloud
  - API Python couvrante, pratique avec tutos
  - Disponible sous Linux CentOs7, portable

Optimisation du modèle de visualisation

Les partenaires principaux

Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et Institut Nation de l’information Géographique et Forestière (IGN)

Mots-clés

observation, satellite, terre, études, LibGEO, bibliothèque, modélisation, géométrie, capteur, CNES, logiciel, produit fini, Pleiades Neo, Sentinel, CO3D, Trishna, 3MI, METImage, Metop, MicroCarb, Euclidium, affinage, expertise, localisation, image

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L'unité EO

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DSMGenerator

Juin 16, 2022

DSMGenerator

Génération automatique de modèles numériques de surface (DSM en anglais)

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Produit

Génération automatique de modèles numériques de surface à partir d’acquisitions multi-stéréoscopiques à haute résolution

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Instruments

Produits satellitaires stéréoscopiques, tels que Pléiades

Compétences

Géométrie des capteurs, multi-stéréoscopie, multi-threading



Date

De 2018 à aujourd’hui

Le produit prêt à l’emploi DSMGenerator

DSMGenerator (Digital Surface Model Generator) est un outil de génération automatique de modèles numériques de surface à partir d’acquisitions multi-stéréoscopiques à haute résolution. Les acquisitions proviennent de satellites tels que Pleiades.

L’outil DSMGenerator est conçu pour tirer le meilleur parti du calcul parallèle. En effet, ceci est rendu possible grâce au multithreading et à une gestion rigoureuse de la consommation de mémoire.

La production suit des étapes définies. Ainsi, pour chaque couple d’images, nous procédons à une projection en géométrie épipolaire à l’aide d’Euclidium et à un découpage des tuiles. Ensuite, pour chaque paire de tuiles, nous réalisons un calcul des cartes de disparité en utilisant l’implémentation OpenCV SGMB. Nous effectuons également une conversion de la carte de disparité en nuage de points. Enfin, nous opérons une fusion de tous les nuages de points et une production du DSM final.

Comparaison d’un DSM généré par DSMGenerator à partir d’un triplet stéréo Pléiade et d’un DSM généré par d’autres méthodes à partir des mêmes entrées.

L’unité EO a testé le produit sur Pleiades HR 3-stéréo, Pleiades HR 13-stéréo et ZY3-2-stéréo. En conclusion, il a fallu moins d’une heure pour traiter les données Pléiades HR 3-stereo sur un serveur 12-core.

L’outil DSMGenerator est aussi utilisé pour la reconstruction 3D.

Les fonctionnalités du produit

• Généricité multi-capteurs

• Modélisation physique ou rpc de la ligne de visée

• Multi-stéréo, de 2 à n-uplet

• Production de nuages intermédiaires

• Production d’un modèle numérique de surface 2.5D final à la résolution de l’image originale

• Calcul parallèle, évolutif, prêt pour l’informatique dématérialisée

Mots-clés

satellite, modèle numérique de surface, digital surface model, DSM, pleiade, géométrie, nuage de point, stéréo

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GRACEFUL

Juin 16, 2022

GRACEFUL

GRavimetry, mAgnetism and CorE FLow

Collaboration entre Royal Observatory of Belgium (Véronique Dehant), CNES (Mioara Mandea) et LEGOS (Anny Cazenave)

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Mission

Détecter les processus dynamiques issus du noyau terrestre à partir d’une synergie d’observations satellitaires



satellites / Instruments

Observations satellitaires du champ magnétique (CHAMP, SWARM), gravimétrique (GRACE, GRACE FO) et de la rotation de la Terre (IERS)

Compétences

Traitement et analyse de mesures satellitaires

Modélisation de processus géophysiques de la surface terrestre à son intérieur profond

Multidisciplinarité – synergie

Recherche fondamentale

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Date

De 2020 à aujourd’hui

Le projet GRACEFUL

Le projet GRACEFUL vise à mieux comprendre la dynamique interne de notre planète, en particulier le noyau terrestre. La terre est en effet constituée d’un cœur solide métallique (le noyau interne), d’une enveloppe métallique fluide (le noyau externe) au sein de laquelle est généré le champ magnétique terrestre par un effet dynamo, d’une enveloppe solide constituée essentiellement de silicates (le manteau) et de l’écorce terrestre (la lithosphère) sur laquelle nous posons nos pieds. L’atmosphère, l’océan, l’hydrosphère et la cryosphère constituent les enveloppes externes fluides de la Terre.

Le noyau terrestre étant situé à plusieurs milliers de kilomètres sous nos pieds, il ne nous est pas accessible directement. La connaissance de son existence repose sur des preuves indirectes, issues principalement de la sismologie, utilisant le principe de la propagation d’ondes à l’intérieur d’un corps, pour réaliser une «échographie» de l’intérieur terrestre. Toutefois, la sismologie ne nous permet d’obtenir qu’une image fixe de l’intérieur terrestre et ne permet pas d’étudier sa dynamique interne. Ce projet ambitieux vise à utiliser les observations satellitaires du champ magnétique, gravimétrique et de la rotation terrestre pour mieux comprendre les mouvements de fluide métallique au sein du noyau externe et ses interactions avec le noyau interne et le manteau.

Champ de température dans le plan équatorial du noyau de la Terre
à partir d’une simulation numérique à haute résolution
D’après Schaeffer et al., 2017, GJI

Le projet GRACEFUL (GRavimetry, mAgnetism, rotation and CorE Flow) est un projet Synergie (numéro 855677) du Conseil Européen de la Recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne. Il est dirigé par Véronique Dehant (Royal Observatory of Belgium), Mioara Mandea (CNES) et Anny Cazenave (LEGOS).

Visitez le site officiel du projet GRACEFUL ici.

Le rôle de l’unité dans GRACEFUL

L’unité Observation de la Terre de Magellium est responsable du traitement et de l’analyse des données de gravimétrie spatiale acquises par les missions GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) et GRACE Follow-On. Les données GRACE et GRACE-FO sont ensuite corrigées de l’ensemble des processus de surface (fonte de glaces, circulation océanique et atmosphérique, cycle de l’eau, tremblements de terre, ajustement isostatique glaciaire) afin d’isoler les variations du champ de gravité issues de la Terre profonde. Ensuite ces données sont comparées à des modèles de l’intérieur terrestre développés par nos partenaires à l’observatoire royal de Belgique et à l’institut IsTerre de Grenoble.

Les partenaires principaux

CNES, LEGOS, Observatoire Royal de Belgique

Mots-clés

observation, satellite, terre, études, altimétrie, gravimétrie, champ terrestre, gravité, rotation, magnétisme, noyau terrestre

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L'unité EO

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ASELSU

Juin 16, 2022

ASELSU

Analyse de l’incertitude de la stabilité de la mesure altimétrique de l’élévation du niveau de la mer